可在轨组装的空间大口径光学卫星的制作方法

本发明涉及卫星总体设计，具体地，涉及可在轨组装的空间大口径光学卫星。

背景技术：

1、光学遥感卫星研制朝着更高使用效能的方向发展，包含大幅宽、高分辨率、高灵敏度等。分辨率的提高意味着光学系统口径的增大，但口径的增大受现有技术、制造成本、运载推力和运载器整流罩包络的限制，传统的主镜为一整块镜子的方案已不能满足需要。在轨组装是将单次/多次发射的功能部件依序组装成期望状态的技术，该系统由组装对象、组装工具和组装平台(必要时)组成，可用于将两个或多个独立的航天器组装成规模更大的空间结构，或将舱段或模块间的对接组装使之成为一个独立的航天器或对其进行功能扩展与重构，或将模块、零部件组装成新的模块载荷。在轨组装技术具有结构效率高、扩展性强、可逐步升级等特点,是实现空间大口径光学遥感卫星研制的重要方向。

2、经对现有技术的检索发现，国外提出多种在轨组装式的光学载荷概念，但均没有披露可行性的研究方案及路径。中国发明专利申请201110237143.0披露了一种可折叠发射、可方便的进行在轨组装的桁架单元，该桁架单元由四个立柱、四个横向支撑杆、四个纵向支撑杆和两个斜拉管组成，立柱和支撑杆均由充气展开可刚化的材料制成，该桁架单元采用充气压力驱动展开方式。但是该在轨组装桁架单元适合桁架式卫星在轨组装，且组合刚度较低，无法满足高形面精度、空间大口径的光学遥感卫星的研制要求，适用范围较为受限。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可在轨组装的空间大口径光学卫星。本发明的总体设计方案能够解决在现有运载整流罩包络下实现光学卫星载荷口径最大化的问题，采用相机平台一体化卫星构型设计，具有组合刚度大、成像质量高和适用范围广等特点。

2、根据本发明提供的一种可在轨组装的空间大口径光学卫星，包括太阳电池阵、胞元模块、可展开式遮光罩、多臂机器人、光学后处理模块以及副反射器，光学后处理模块连接于胞元模块上，胞元模块和可展开式遮光罩分别连接于多臂机器人的机械臂上，太阳电池阵和副反射器分别连接于多臂机器人外侧，空间大口径光学卫星在空间在轨组装和层叠压紧发射之间切换。

3、优选的，当处于层叠压紧发射方式时，太阳电池阵、胞元模块、可展开式遮光罩、光学后处理模块以及副反射器通过多臂机器人与运载火箭连接。

4、优选的，多臂机器人包括视觉控制系统和机械臂，多个机械臂分别连接于视觉控制系统上；

5、当处于空间在轨组装方式时，多臂机器人通过视觉控制系统完成组装基本结构的识别，实现多个机械臂的抓取、协调控制及各基础结构的在轨组装。

6、优选的，机械臂与胞元模块一一对应连接。

7、优选的，机械臂具有七个自由度，且机械臂具备“一足三手”、“两足两手”和“三足一手”三种工作模式。

8、优选的，胞元模块采用“5-6-6”式平台构型模块，胞元模块包括一个正五边形模块和两个正六边形模块，两个正六边形模块分别连接于正五边形模块相邻的两侧边，且两个正六边形模块互连。

9、优选的，正五边形模块和正六边形模块结构一致，包括正多边形结构平台、作动器、系统模块单元以及光学镜片，系统模块单元上连接有正多边形结构平台，正多边形结构平台上侧通过作动器与光学镜片连接；

10、作动器根据推算的光学镜片变形误差，开展光学镜片的在轨误差自适应调校，确保高成像质量。

11、优选的，光学镜片上设有光学测量系统，通过光学测量系统测量光学镜片的位姿及相对位姿，推算光学镜片的变形误差。

12、优选的，可展开式遮光罩在空间在轨组装状态时展开，可展开式遮光罩在层叠压紧发射状态时收拢；

13、可展开式遮光罩隔离杂散光。

14、优选的，太阳电池阵上粘贴有多个太阳电池片，太阳电池阵将太阳能转化成电能。

15、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

16、(1)本发明提出的层叠压紧发射方案，可在现有运载整流罩包络下单次发射实现空间大口径光学卫星的在轨组装，具有效率高的特点。

17、(2)本发明的采用“5-6-6”式平台构型胞元模块，具有空间对称性、可替代性高、可重复性好、空间稳定性好的特点。

18、(3)本发明的相机平台一体化卫星构型具有更强的结构刚度，作动器可实现光学镜片的在轨误差自适应调校，具有在轨形面精度高的特点。

19、(4)本发明的层叠压紧发射、空间在轨组装方案，也可推广到其它空间飞行器领域的研制中，具有适应范围广的特点。

技术特征：

1.一种可在轨组装的空间大口径光学卫星，其特征在于，包括太阳电池阵(1)、胞元模块(2)、可展开式遮光罩(3)、多臂机器人(4)、光学后处理模块(5)以及副反射器(6)，所述光学后处理模块(5)连接于所述胞元模块(2)上，所述胞元模块(2)和所述可展开式遮光罩(3)分别连接于所述多臂机器人(4)的机械臂(42)上，所述太阳电池阵(1)和所述副反射器(6)分别连接于所述多臂机器人(4)外侧，空间大口径光学卫星在空间在轨组装和层叠压紧发射之间切换。

2.根据权利要求1所述的可在轨组装的空间大口径光学卫星，其特征在于，当处于层叠压紧发射方式时，所述太阳电池阵(1)、所述胞元模块(2)、所述可展开式遮光罩(3)、所述光学后处理模块(5)以及所述副反射器(6)通过所述多臂机器人(4)与运载火箭连接。

3.根据权利要求1所述的可在轨组装的空间大口径光学卫星，其特征在于，所述多臂机器人(4)包括视觉控制系统(41)和机械臂(42)，多个所述机械臂(42)分别连接于所述视觉控制系统(41)上；

4.根据权利要求3所述的可在轨组装的空间大口径光学卫星，其特征在于，所述机械臂(42)与所述胞元模块(2)一一对应连接。

5.根据权利要求3所述的可在轨组装的空间大口径光学卫星，其特征在于，所述机械臂(42)具有七个自由度，且所述机械臂(42)具备“一足三手”、“两足两手”和“三足一手”三种工作模式。

6.根据权利要求1所述的可在轨组装的空间大口径光学卫星，其特征在于，所述胞元模块(2)采用“5-6-6”式平台构型模块，所述胞元模块(2)包括一个正五边形模块(21)和两个正六边形模块(22)，两个所述正六边形模块(22)分别连接于所述正五边形模块(21)相邻的两侧边，且两个所述正六边形模块(22)互连。

7.根据权利要求6所述的可在轨组装的空间大口径光学卫星，其特征在于，所述正五边形模块(21)和所述正六边形模块(22)结构一致，包括正多边形结构平台(211)、作动器(212)、系统模块单元(213)以及光学镜片(214)，所述系统模块单元(213)上连接有所述正多边形结构平台(211)，所述正多边形结构平台(211)上侧通过所述作动器(212)与所述光学镜片(214)连接；

8.根据权利要求7所述的可在轨组装的空间大口径光学卫星，其特征在于，所述光学镜片(214)上设有光学测量系统(215)，通过所述光学测量系统(215)测量所述光学镜片(214)的位姿及相对位姿，推算所述光学镜片(214)的变形误差。

9.根据权利要求1所述的可在轨组装的空间大口径光学卫星，其特征在于，所述可展开式遮光罩(3)在空间在轨组装状态时展开，所述可展开式遮光罩(3)在层叠压紧发射状态时收拢；

10.根据权利要求1所述的可在轨组装的空间大口径光学卫星，其特征在于，所述太阳电池阵(1)上粘贴有多个太阳电池片，所述太阳电池阵(1)将太阳能转化成电能。

技术总结本发明提供了一种涉及卫星总体设计技术领域的可在轨组装的空间大口径光学卫星，包括太阳电池阵、胞元模块、可展开式遮光罩、多臂机器人、光学后处理模块以及副反射器，光学后处理模块连接于胞元模块上，胞元模块和可展开式遮光罩分别连接于多臂机器人的机械臂上，太阳电池阵和副反射器分别连接于多臂机器人外侧，空间大口径光学卫星在空间在轨组装和层叠压紧发射之间切换。本发明提出的层叠压紧发射方案，可在现有运载整流罩包络下单次发射实现空间大口径光学卫星的在轨组装，具有效率高、组合刚度大、成像质量高和适用范围广等特点的特点；采用“5‑6‑6”式平台构型胞元模块，具有空间对称性、可替代性高、可重复性好、空间稳定性好的特点。技术研发人员：赵鑫光,曹裕豪,周益倩,赵川,蔡一波,杜冬受保护的技术使用者：上海卫星工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/17